CN101629084A - 一种煤焦油加氢装置进料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤焦油进料方法，煤焦油原料经加氢反应原料升压泵升压后，不进行任何间接换热进入加氢反应器；升压前煤焦油原料，可以是来自分馏塔的热物流。本发明可避免所述煤焦油的高压换热升温过程，消除了所述煤焦油高压换热器结垢问题，可降低加氢催化剂床层压力降、减缓结焦、延长操作周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种受热易变质的烃类加氢装置进料方法；特别地讲本发明涉及一种煤焦油加氢装置进料方法；更特别地讲本发明涉及一种受热易缩合或受热易结焦或受热易结垢的煤焦油加氢装置的进料方法。
背景技术
已知的煤焦油加氢装置，常温或较低温度的煤焦油原料经加氢反应原料泵升压后，经过高压换热器与加氢反应流出物间接换热以回收热能，然后进入加氢反应器，且多种煤焦油原料共用加氢反应原料泵。
众所周知，煤焦油、特别是含重馏分(比如常规沸点高于250℃)的煤焦油、更特别地是含高粘度重馏分的煤焦油，由于其重馏分的金属含量高、硫含量高、氮含量高、芳烃焦质沥青质含量高，具有高温易缩合或易结焦或易结垢特点。
对低温煤焦油和中温煤焦油而言，其轻馏分(比如常规沸点高于250℃)和重馏分(比如常规沸点高于250℃)的煤焦油共存时，长时间处于变质温度(比如200～300℃)条件下，缩合或结垢现象严重。
实际工业装置运行表明，在进入加氢催化剂床层之前的高压换热器中，煤焦油高压换热器长时间处于高温状态，产生缩合物或结焦物或结垢物，其结果：
①进入加氢催化剂床层之前的换热过程，煤焦油操作温度介于变质温度(比如200～300℃)的煤焦油高压换热器，煤焦油侧结垢严重，需要定期清洗，造成非计划停工；
②进入加氢催化剂床层之前的换热过程，煤焦油操作温度介于变质温度(比如200～300℃)的煤焦油高压换热器，因结垢严重，换热效果大大下降，影响后续换热器正常工作；
③在煤焦油高压换热器内形成的垢物或缩合物或结焦物，带入加氢催化剂床层，加速了催化剂床层的结垢，缩短其寿命，缩短装置连续运行周期。
已知的减缓煤焦油换热器结垢的方法是：
①不加工或少加工易结垢馏分，但此方法降低了资源利用率，不经济；
②煤焦油换热器使用阻垢剂，由于阻垢剂不能改变煤焦油结垢组分的化学性质，效果很差。
关于显著或彻底改善煤焦油高压换热器结垢的进料方法，未见报道。
本发明的目的在于提供一种煤焦油加氢装置进料方法。
本发明的另一目的在于提供一种煤焦油加氢装置分别进料的方法。
发明内容
本发明一种煤焦油加氢装置进料方法，包括如下步骤：煤焦油原料升压后，不进行任何间接换热，进入加氢反应器。
本发明特征进一步在于：煤焦油原料升压后，不进行任何间接换热，与其它热进料混合后进入加氢反应器。
本发明特征进一步在于：升压前煤焦油原料，是热物流，其温度一般为80～380℃、通常为120～300℃。
本发明特征进一步在于：升压前煤焦油原料，是来自分离初始煤焦油的分馏塔的热物流。
本发明特征进一步在于：升压前煤焦油原料，是来自分离初始煤焦油的在减压条件下操作的分馏塔的热物流。
本发明特征进一步在于：含重馏分的第一路煤焦油原料升压后，不进行任何间接换热，进入加氢反应器；主要由轻馏分组成的第二路煤焦油原料升压后，与加氢反应流出物换热升温后进入加氢反应器。
本发明特征进一步在于：第二路煤焦油原料升压后，与氢气混合，然后与加氢反应流出物换热升温后进入加氢反应器。
本发明特征进一步在于：第一路煤焦油原料从第一催化剂床层进入加氢反应器系统，第二路煤焦油原料从下游的催化剂床层进入加氢反应器系统。
具体实施方式
以下详细描述本发明。
本发明所述的常规沸点指的是物质在一个大气压力下的汽、液平衡温度。本发明所述的常规液体烃指的是常规条件下呈液态的烃类，包括戊烷及其沸点更高的烃类。本发明所述的比重，除非特别说明，指的是常压、15.6℃条件下液体密度与常压、15.6℃条件下水密度的比值。本发明所述的组分的组成或浓度或含量值，除非特别说明，均为重量基准值。
本发明所述煤焦油重馏分指的是常规沸点高于250℃的煤焦油馏分，其常规沸点一般为250～530℃。本发明所述煤焦油轻馏分指的是常规沸点低于250℃的煤焦油馏分，其常规沸点一般为60～250℃。
本发明所述含重馏分的煤焦油，其重馏分的含量，一般高于10％、通常高于30％、最好高于40％。
本发明所述煤焦油，指的是适合于加氢改质的来自煤热解或煤造气或其它过程的煤焦油产品，通常是来自煤焦油产品的比煤沥青组分轻的馏分。因此，可以是煤造气的副产物(低温煤焦油)的馏分(由常规沸点温度低于450℃馏分组成)、也可以是煤炼焦煤热解过程(包括低温炼焦、中炼焦、高温炼焦过程)副产物煤焦油或煤焦油馏分，其常规沸点温度通常低于530℃，本发明所述煤焦油还可以是上述煤焦油的混合油。由于萘价格高(约7000元/吨)，对于高温煤焦油馏分，进入加氢改质装置之前，通常已将其中的萘分离回收。
由于原煤性质和炼焦或造气工艺条件均在一定范围内变化，煤焦油的性质也在一定范围内变化。本发明所述煤焦油的性质比重通常为0.92～1.25，常规沸点一般为60～530℃通常为120～510℃，通常金属含量为5～80PPm、硫含量为0.1～0.4％、氮含量为0.6～1.6％。本发明所述煤焦油，有时无机水含量为0.2～5.0％，有时有机氧含量通常为2.5～11％、特别地为3.5～10％、更特别地为5～10％。
按照本发明，所述煤焦油进行加氢改质之前，通常经过脱水和过滤除固体颗粒的过程。
按照本发明煤焦油加氢装置进料方法：煤焦油原料升压后，不进行任何间接换热，进入加氢反应器。
本发明，煤焦油原料升压后，不进行任何间接换热，但通常与其它热进料混合后进入加氢反应器，因此当升压后煤焦油原料的温度较低时，其它热进料的温度将升的较高从而增大高压换热设备投资，因此，升压前煤焦油原料宜为热物流，升压前煤焦油原料温度一般为80～380℃、通常为120～300℃。
按照本发明，升压前煤焦油原料，可以是来自罐区的后经升温的热物流。
按照本发明，升压前煤焦油原料，可以是来自分离初始煤焦油的通常在减压条件下操作的分馏塔的热物流，利用其温位和能量。当来自分馏塔的两个或多个物流均作为同一加氧装置原料使用时，本发明针对不同馏分可以实现不同进料方式，比如对分馏塔流出的重馏分作为第一路煤焦油原料，利用其温位，通过第一路煤焦油高压泵升压后，不进行任何间接换热，进入加氢反应器；而对分馏塔流出的轻馏分作为第二路煤焦油原料，第二路煤焦油进料的升温方式：可以为与氢气混合与加氢反应流出物换热升温后进入加氢反应器；可以为与氢气混合与加氢反应流出物换热升温后，经加热炉进一步升温后进入加氢反应器；可以为与加氢反应流出物换热升温后与氢气混合，然后进入加氢反应器；可以与加氢反应流出物换热升温后，与氢气混合经加热炉进一步升温后进入加氢反应器。以上各种第二路煤焦油的进料升温方式，其目的在于尽可能地多回收加氢反应流出物热能，同时降低加氢反应器进料氢气的换热终温或加热终温。
本发明所述第一路煤焦油原料，可以是任一含重馏分的煤焦油。
本发明所述第二路煤焦油原料，可以是任一轻馏分的煤焦油，与含重馏分的煤焦油相比，通常具有不易缩合或不易结焦或不易结垢的特点。
本发明与常规的减缓煤焦油高压换热器结垢的方法相比，具有以下优点：
①显著或彻底改善了易变质煤焦油在高压换热器内的受热缩合或结焦或结垢过程，可拓宽加倾原料范围，提高资源利用率；
②减少或不使用阻垢剂，降低成本；
③可避免操作温度介变质温度(比如200～300℃)的煤焦油换热过程，缓解或根除煤焦油侧结垢，减少定期清洗成本，延长连续运行周期；
④可保证不易变质煤焦油换热过程效率；
⑤可避免操作温度介于介变质温度(比如200～300℃)煤焦油换热过程，缓解或根除煤焦油侧结垢，降低了在换热器内形成的垢物或缩合物或结焦物量，可延长催化剂寿命，延长装置连续运行周期。
⑥对轻馏分和重馏分，可以实现不同的进料方式。
⑦对轻馏分和重馏分，其性质不同、要求的反应深度也不相同，可以实现从不同催化剂床层位置进入加氢反应器系统，具有调节催化剂空速、调节反应深度和调节反应温度的功能。比如重馏分原料从第一催化剂床层位置进入加氢反应器系统，轻馏分原料从下游的催化剂床层位置进入加氢反应器系统，同时可以降低催化剂用量。
为了实现本发明对不易变质煤焦油馏分(煤焦油轻馏分)和易变质煤焦油馏分(煤焦油重馏分)分别进料的目的，在初始煤焦油的分离部分可将初始煤焦油分离。
初始煤焦油的分离部分，通常采用减压蒸馏方式以减缓蒸馏过程的缩合、结焦、结垢。
初始煤焦油的分离部分，通常将初始低温煤焦油分离为煤焦油轻馏分、煤焦油重馏分和煤沥青(主要由常规沸点高于370℃的馏分组成)。初始煤焦油的分离部分，通常将初始中温煤焦油分离为煤焦油轻馏分和煤焦油重馏分。初始煤焦油的分离部分，同时可完成煤焦油脱水，在煤焦油进入分馏塔之前，可完成初始煤焦油过滤。在煤焦油馏分进入加氢装置高压泵之前，可完成加氢原料煤焦油的过滤。
实施例一
初始低温煤焦油A性质见表1，采用减压蒸馏方式，设分馏塔进料加热炉，分馏塔塔顶压力为～0.05MPa(绝压)，分馏塔下段为水蒸汽汽提段，分馏塔上段为精馏段，低温煤焦油A分离为塔顶回流罐排出的操作温度为40℃的煤焦油轻馏分(常规沸点低于150℃)、塔中段抽出的操作温度为226℃的煤焦油中段抽出油(常规沸点为150～360℃)和塔底排出的煤沥青。
煤焦油轻馏分和煤焦油中段抽出油混合加氢，采用本发明分别进料方法，煤焦油轻馏分加压后与氢气混合为轻馏分--氢气混合料，轻馏分--氢气混合料与加氢反应流出物换热升温，226℃的煤焦油中段抽出油加压后与升温后的轻馏分--氢气混合料混合然后直接进入加氢反应器。
表1低温煤焦油A性质
| 原料名称 | 原料油 |
| 油品性质：密度(20℃)，g/cm3粘度(20℃)，mm2/s残炭，m％灰分，m％分子量元素组成，m％SNCHO(差值)重金属，PPm(w)FeNiCuVNa馏份分布，m％＜200℃200-350℃＞350 0C | 971.8713.550112540.300.7885.789.413.7232.50.170.010.102.4517.0257.4625.52 |
实施例二
初始中温煤焦油B性质见表2，采用减压蒸馏方式，设分馏塔进料加热炉，分馏塔塔顶压力为～0.04MPa(绝压)，分馏塔下段为水蒸汽汽提段，分馏塔上段为精馏段，中温煤焦油B分离为塔顶回流罐排出的操作温度为40℃的煤焦油轻馏分(常规沸点低于250℃)、塔底抽出的220℃的煤焦油重馏分。煤焦油轻馏分和煤焦油重馏分混合加氢，采用本发明进料方法，煤焦油轻馏分加压后与氢气混合为轻馏分--氢气混合料，轻馏分--氢气混合料与加氢反应流出物换热升温，煤焦油重馏分加压后与升温后的轻馏分--氢气混合料混合然后直接进入加氢反应器。
作为调节催化剂空速和调节反应深度的手段，重馏分原料从第一催化剂床层位置进入加氢反应器系统，轻馏分原料从下游的第三催化剂床层位置进入加氢反应器系统。
表2中温煤焦油B性质
| 项目 | 数值 |
| 原料编号 | 原料B |
| 密度(20℃)，g/cm3 | 1.047 |
| 流程，℃ | |
| IBP/50％/95％ | 166/360/510 |
| 粘度(100℃)，mm2/s | 23.1 |
| 凝点，℃ | 24 |
| 残炭，m％ | 4.95 |
| 灰分，m％ | 0.120 |
| 机械杂质，％ | 0.120 |
| S，m％ | 0.1492 |
| N，m％ | 0.8559 |
| C，m％ | 81.38 |
| H，m％ | 6.98 |
| BMCI值 | 117.35 |
| 金属含量，μg/g | |
| Cu | ＜0.01 |
| Ca | 10.0 |
| Mg | 3.41 |
| Ni | 0.54 |
| V | 0.07 |
| Fe | 38.60 |
| Na | ＜0.01 |
实施例三
初始低温煤焦油A性质见表1，采用减压蒸馏方式，设分馏塔进料加热炉，分馏塔塔顶压力为～0.05MPa(绝压)，分馏塔下段为水蒸汽汽提段，分馏塔上段为精馏段，低温煤焦油A分离为塔顶回流罐排出的操作温度为40℃的煤焦油塔顶油(常规沸点低于150℃)、第一塔中段抽出油(常规沸点为150～240℃)、第二塔中段抽出油(常规沸点为240～360℃)和塔底排出的煤沥青。塔顶油和中段抽出油混合加氢，采用本发明分别进料方法，塔顶油和第一塔中段抽出油混合后加压、然后与氢气混合为轻馏分--氢气混合料，轻馏分--氢气混合料与加氢反应流出物换热升温，第二塔中段抽出油作为重馏分加压后与升温后的轻馏分--氢气混合料混合然后直接进入加氢反应器。
实施例四
低温煤焦油重油C，采用减压蒸馏方式，设分馏塔进料加热炉，分馏塔塔顶压力为～0.05MPa(绝压)，分馏塔下段为水蒸汽汽提段，分馏塔上段为精馏段，低温煤焦油C分离为塔顶回流罐排出的操作温度为40℃的煤焦油塔顶油(常规沸点140～250℃)、塔中段抽出油(常规沸点为250～360℃)和塔底排出的煤沥青。塔顶油和塔中段抽出油混合后去加氢，采用本发明进料方法，混合油加压后与升温后的氢气混合然后直接进入加氢反应器。
实施例一至实施例四的优点在于：
①避免了易变质煤焦油重馏分在高压换热器内的受热缩合或结焦或结垢过程，根除了高压换热器煤焦油侧结垢，可减少定期清洗成本，可延长连续运行周期；
②减少或不使用阻垢剂，降低成本；
③可保证不易变质煤焦油轻馏分换热过程效率；
④根除易变质煤焦油重馏分高压换热器煤焦油侧结垢，降低了在换热器内形成的垢物或缩合物或结焦物量，可延长催化剂寿命，延长装置连续运行周期。
⑤对轻馏分和重馏分，可以实现不同的进料方式。
⑥对轻馏分和重馏分，可以实现从不同催化剂床层位置进入加氢反应器系统，具有调节催化剂空速和调节反应深度的功能。
Claims (10)
1、一种煤焦油加氢装置进料方法，包括如下步骤：煤焦油原料升压后，不进行任何间接换热，进入加氢反应器。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：煤焦油原料升压后，不进行任何间接换热，与其它热进料混合后进入加氢反应器。
3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：升压前煤焦油原料，是热物流。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：升压前煤焦油原料，是温度为80～380℃的热物流。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：升压前煤焦油原料，是温度为120～300℃的热物流。
6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：升压前煤焦油原料，是来自分离初始煤焦油的分馏塔的热物流。
7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于：分离初始煤焦油的分馏塔在减压条件下操作。
8、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：含重馏分的第一路煤焦油原料升压后，不进行任何间接换热，进入加氢反应器；主要由轻馏分组成的第二路煤焦油原料升压后，与加氢反应流出物换热升温后进入加氢反应器。
9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：第二路煤焦油原料升压后，与氢气混合，然后与加氢反应流出物换热升温后进入加氢反应器。
10、根据权利要求8所述的方法，其特征在于：第一路煤焦油原料从第一催化剂床层进入加氢反应器系统，第二路煤焦油原料从下游的催化剂床层进入加氢反应器系统。
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| CN200810149866A CN101629084A (zh) | 2008-10-04 | 2008-10-04 | 一种煤焦油加氢装置进料方法 |
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